用于光遗传的光纤旋转连接器的设计

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脑科学是目前最热门的研究领域之一,美国和欧盟已经相继投入巨资来开展庞大的脑科学研究计划。我国的脑计划也在酝酿中,未来脑科学研究必将飞速发展,其中光遗传学技术是脑科学研究中的重要技术之一。光遗传学技术是将光学和遗传学有机结合的一门技术,是通过将光纤插入到大脑特定部位,通过不同波长或频率的光刺激光敏感通道蛋白来控制神经元的活动及功能,从而达到调控动物行为的目的。用光遗传学技术研究动物的行为时,光纤中光传导的有效性至关重要。因为动物的活动会使光纤发生缠绕,产生的扭矩会直接阻碍小鼠活动或者损坏光纤,导致实验的失败。为了解决这一难题,目前最常用的方法是在激光器与动物之间加上一个旋转的装置。这个装置一般是用连接器来实现的,即光纤旋转连接器。国际上用于光遗传实验的光纤旋转连接器,虽然效果很好,但是价格昂贵;国内的光纤旋转连接器大部分都是用于光通信领域,不能有效的用于光遗传学技术领域。为了填补国内光遗传旋转连接器的空白,本文设计了一个能较好运用到光遗传实验的光纤旋转连接器。本文初步实现了可调式光纤旋转连接器高效的运用于光遗传学实验。本装置利用轴承和外围的机械结构组成了可调式光纤旋转连接器。实验者可以方便的将光纤跳线接到光纤旋转连接器的两端,一端固定,另一端与动物连接器的活动端连接,在动物的自由活动过程中可自由旋转,而不会引起光纤的缠绕,从而有效的保证了光纤的传输效率和稳定性。虽然实验过程会产生一定的光传输功率损耗,但是光功率损耗是在实验可接受的范围内,装置制作成本却得到极大的降低,从而能够促进其推广,使之更有效的利用到科学研究中。
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